Los árboles que crecen sobre el granito de Bald Mountain en el sur de Sierra Nevada dependen de los nutrientes del polvo atmosférico arrastrado por el viento (más del 50 por ciento) en comparación con los nutrientes proporcionados por el lecho rocoso subyacente.

Investigadores de la Universidad de Wyoming dirigieron un estudio que encontró este sorprendente resultado midiendo los isótopos de neodimio en el lecho rocoso. tierra, polvo y agujas de pino en árboles vivos. Usando este sistema bien restringido, el grupo pudo combinar datos mundiales para mostrar que este fenómeno no se limita a Sierra Nevada, y que el polvo extraño probablemente fertiliza las plantas en muchos lugares del mundo.

"Los árboles de Sierra Nevada utilizan el polvo para obtener nutrientes, "dice Cliff Riebe, profesor asociado en el Departamento de Geología y Geofísica de la Universidad de Washington. "Este es un hallazgo novedoso".

Riebe fue el segundo autor de un artículo, titulado "Patrones globales de suministro de nutrientes de la roca madre y el polvo a los ecosistemas montanos, "que se publicó hoy (6 de diciembre) en Avances de la ciencia , una publicación descendiente de Science. La revista en línea publica importantes, investigación original e innovadora que avanza las fronteras de la ciencia y amplía los estándares de excelencia establecidos por Science.

Lindsay Arvin, un estudiante de maestría de la UW de Chicago con especialización en geología y geofísica, fue el autor principal del artículo. Arvin tomó muestras de agujas de pino vivas en Sierra Nevada, principalmente un hábitat de bosque de coníferas, durante el verano de 2015.

Más tarde ese otoño Arvin viajó al laboratorio de Sarah Aciego en la Universidad de Michigan, donde trabajó con Molly Blakowski, estudiante de posgrado en la Universidad de Michigan, para procesar muestras. En particular, estaban interesados ​​en extraer neodimio, un elemento de la tabla periódica asociado con minerales que contienen fósforo, que son una fuente importante de nutrientes para las plantas.

"La similitud en el comportamiento químico entre el neodimio y el fósforo hace que los isótopos de neodimio sean un análogo útil para rastrear la absorción de fósforo en los sistemas vegetales, "dice Aciego, ahora profesor adjunto en UW. "En este caso, pudimos rastrear el neodimio de dos fuentes:polvo extraño de Asia y el Valle Central de California, y el lecho de roca de granito ".

"Usamos dos huellas dactilares para rastrear los nutrientes. El polvo tiene una huella dactilar isotópica, y el lecho de roca tiene otra huella dactilar isotópica, "Riebe explica." Las agujas de pino muestran el grado de mezcla de las dos huellas dactilares. Los suelos también muestran una mezcla de los dos ".

Estas observaciones sugieren que los nutrientes derivados del polvo pueden ser vitales para los ecosistemas montañosos, incluso cuando el suministro de nutrientes del lecho rocoso es sustancial. el artículo concluye.

"Si bien otros estudios han demostrado que el polvo puede aumentar los flujos elementales totales en los ecosistemas, este es el primer estudio para cuantificar la transferencia de neodimio y, por delegación, fósforo, del polvo a las plantas, Aciego explica. Además, la influencia es mucho mayor de lo que anticipé y sugiere que los elementos en el polvo podrían tener un impacto mucho mayor en los ecosistemas globales de lo que se había hipotetizado anteriormente ".

Varios estudios previos han cuantificado la absorción de nutrientes derivados del polvo en paisajes estables o que se erosionan lentamente. Pero, sólo unos pocos han cuantificado los nutrientes derivados del polvo en ecosistemas montanos con tasas de erosión sustanciales.

Riebe dice que su grupo de investigación tomó dos conjuntos de datos existentes, una base de datos global de tasas de erosión compilada en 2011 y un modelo global de flujos de polvo creado en 2014, para observar los efectos del polvo en todo el mundo.

"Esta combinación de conjuntos de datos anteriores nos permite ver dónde es importante el polvo en el mundo, "Dice Riebe." Un hallazgo sorprendente es que el polvo puede ser más importante de lo que se pensaba en muchos lugares, incluidas las Montañas Apalaches y Europa Occidental ".

"El concepto de 'zona crítica' de la Tierra nos da el marco para mirar el medio ambiente desde una perspectiva más amplia y ver la influencia global de lo que se pensaba que eran procesos regionales, "dice Richard Yuretich, director de programa del Programa de Observatorios de Zona Crítica de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), que financió el estudio. "Esta investigación muestra que el polvo transportado en la atmósfera de todo el mundo es una fuente importante de nutrientes para las plantas en todos los entornos, incluso donde su contribución no sea obvia. La tierra mantiene su equilibrio, a menudo de formas sorprendentes ".

Riebe ve una conexión entre su última investigación y los cinco años, Subvención NSF de $ 20 millones que UW recibió en septiembre para ser utilizada para investigación microbiana. Utilizando técnicas de vanguardia, incluida la secuenciación de ADN y el modelado computacional, los científicos esperan aprender la distribución y las consecuencias ecológicas de los microbios. producir conocimientos que ayudarán a los habitantes de Wyoming a abordar una variedad de desafíos, desde la gestión de pastizales, recursos forestales y hídricos, a la recuperación de áreas perturbadas por la extracción de minerales, para mejorar la productividad de los cultivos.

"Las comunidades microbianas en el polvo de diferentes fuentes pueden diferir, ", Dice Riebe." Como parte del próximo programa EPSCoR (Programa establecido para estimular la investigación competitiva) de Wyoming, podemos intentar comprender si el polvo de fuentes distantes está afectando el microbioma de Wyoming. Podría ser del Desierto Rojo o de Asia ".